2.2. Виды геологических процессов

Геологические процессы - процессы, протекающие в ли­тосфере (геологической среде) и имеющие следствием измене­ние структуры, состава, состояния и свойств слагающих ее компонентов (горных пород, подземных вод, рельефа и при­сущих им физических полей). Их результатом являются различные геологические явления. Различают две основные груп­пы причин геологических процессов (явлений): природные и техногенные.

Геологическое опасное явление - это результат деятель­ности геологических процессов, возникающих в земной коре под действием различных природных и геодинамических факторов или их сочетаний. К опасным геологическим процессам и явлениям относятся современные (быстротекущие) геологи­ческие процессы и явления, оказывающие негативное воздей­ствие на людей, сельскохозяйственных животных, растения и объекты экономики.

Различают эндогенные и экзогенные геологические про­цессы и явления. Под эндогенными понимают процессы, воз­никающие под воздействием внутренних (литосферы) геоло­гических факторов, например, землетрясения, извержение вул­канов.

Экзогенные процессы - это поверхностные геологиче­ские процессы, вызванные внешними по отношению к Земле природными и техногенными факторами. Они происходят на поверхности Земли и в самых верхних частях литосферы. Эк­зогенные процессы обусловлены главным образом энергией солнечной радиации, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов. Разницей в механизме формирования геологиче­ских процессов и явлений обусловлено их видовое и типовое разнообразие.

К экзогенным процессам относятся: выветривание гор­ных пород, денудация (разрушение горных пород и перемеще­ние образовавшегося обломочного материала на более низко расположенные участки земной поверхности под влиянием воды, ветра, льда, силы тяжести), эрозия, абляция, а также об­разование некоторых типов осадочных пород. Если прогноз глобального потепления в северном полушарии в новом столе­тии оправдается, то это может привести к активизации боль­шинства экзогенных геологических процессов.

2.3. Экзогенные опасные явления

В зависимости от причин протекания экзогенные процес­сы и соответственно явления делятся на следующие группы:

- склоново-гравитационные (оползни, обвалы, лавины); водно-эрозионные (селевые потоки, русловые процессы, ов­ражная эрозия);

- процессы, связанные с подземными водами (подтоп­ление, карст, суффозия, просадки);

- процессы, связанные с ветро-волновыми явлениями на акваториях (морская абразия, переработка берегов водохра­нилищ);

- процессы криогенной группы (термокарст, морозное пучение, термоэрозия, солифлюкция, наледи).

Склоново-гравитационные процессы являются составной частью процессов гравитационного перемещения вещества. Если последнее происходит с относительно высокой скоро­стью, то может привести к серьезным разрушениям и даже че­ловеческим жертвам. К такого рода процессам относятся оползни, обвалы, сели, камнепады и т.д.

Сила тяжести играет чрезвычайно важную роль, вызывая движение вещества вниз по склону, к более устойчивому по­ложению. Эффект действия силы тяжести зависит при этом от характера склона, по которому происходит движение, внут­реннего сцепления и прочности горных пород и почвы, участ­вующих в этом процессе.

Разумеется, гравитационный перенос не может долго продолжаться без поступления энергии из недр (что является первопричиной образования гор) или без поступления солнеч­ной энергии (для реализации атмосферного и гидрологическо­го циклов). Поэтому гравитационный перенос вещества по энергетическому типу относится к процессам трансформации энергии, а не ее генерации.

Процессы гравитационного переноса можно разделить на три группы в зависимости от скорости и механизма перемеще­ния:

1) крип, или медленное течение, в том числе крип почвы, коренных пород, сползание осыпей, каменных потоков, солифлюкция (течение почвы);

2) быстрое течение, в том числе течение грунта, грязевые потоки (сели), обвалы (обломочные лавины) и оползни;

3) скольжение и падение, в том числе камнепады, соскальзывание обломков и глыб, снежные лавины и оползни - обвалы.

Оползень - это смещение масс горных пород, грунта вниз по склону, под влиянием силы тяжести, усиливающейся вследствие подмыва склона, переувлажнения, сейсмических толчков и иных процессов.

По международной статистике 80 % современных оползней связано с деятельностью человека. Характеристика оползней и некоторых других опасных природных явлений дана в табл. 2.

Обвал - это отрыв и падение больших масс горных пород на крутых и обрывистых склонах гор, речных долин и морских побережий, с углом больше угла естественного откоса, происходящие главным образом за счет ослабления связности горных пород под влиянием процессов выветривания, деятельности поверхностных и подземных вод в основании склона.

Обрушение и падение вниз по склону больших, часто гигантских масс горных пород (скальных и рыхлых) происходит вследствие нарушения устойчивости массива породы при изменении их влагонасыщенности, подрезке склонов (например рекой или при строительстве). Часто причиной обвалов являются землетрясения - сейсмообвалы. При падении тело обвала разламывается на массу обломков разной крупности и откладывается у подножия склона, образуя хаотическое нагромождение обломков. В горных речных долинах крупные обвалы могут образовывать плотины, выше которых формируется новое озеро. В последующем скопившаяся выше обвальной плотины вода может размыть ее, и тогда ниже по долине происходит катастрофический паводок селевого типа. Известны случаи крупных обвалов, разрушавших и погребавших под собой населенные пункты, инженерные сооружения, сельскохозяйственные угодья.

К водно-эрозионным процессам относятся селевые потоки, русловые процессы, овражная эрозия.

Сель (от арабского sail - бурный поток) - кратковременный бурный паводок на горных реках, несущий большое количество (до 75 % от массы потока) мелкозема, гальки и крупных камней, которые придают ему характер грязевых или грязекаменных потоков, производящих большие разрушения на пути своего движения.

Оползни, обвалы и сели с катастрофическими последст­виями могут инициироваться сравнительно слабыми землетря­сениями силой 4 - 5 баллов.

Овражная эрозия - процесс линейного размыва времен­ными водными потоками поверхности склонов, днищ балок и суходолов, берегов рек, приводящий к образованию и разви­тию оврагов и расчленению ими территории. Овражной эрозии способствует появление на склоне сети ручейков, эрозионных борозд и промоин, других углублений (в том числе суффозионных, термокарстовых и прочих), привлекающих воду с со­седних участков склона.

К процессам, связанным с подземными водами, относят­ся подтопление, карст, суффозия, просадки.

Подтопление - это повышение уровня грунтовых вод, нарушающее нормальное использование территории, строи­тельство и эксплуатацию расположенных на ней объектов. Может активизировать многие опасные геологические процес­сы, в частности оползни. В подтопленном состоянии находит­ся 40 % территории Москвы. Причины подтопления часто имеют техногенный характер.

Таблица 2

Характеристика некоторых опасных

природных явлений

Продолжение табл. 2

Карст (по названию плато Крас в Югославии) - геологи­ческие явления в земной коре и на ее поверхности, вызванные химическим растворением горных пород и выраженные в об­разовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и состояния пород, в создании особого характера Циркуляции и режима подземных вод. Карст возникает в рас­творимых водными растворами осадочных горных породах (известняки, гипс) и выражается в образовании углублений в виде воронок, котловин, провалов, пещер, естественных пус­тот, колодцев и т.п. Антропогенное нарушение поверхности литосферы усиливает карстовые явления.

При выполнении изысканий, проектировании и строи­тельстве необходимо учитывать:

1) опасность карстовых деформаций грунтов оснований и земной поверхности, в особенности провалов;

2) неравномерно пониженную несущую способность закарстованных пород и возможность наличия ослабленных зон в толще покрывающих грунтов;

3) связанные с карстом особенности гидрологических и гидрогеологических условий, неоднородную и нередко весьма высокую водопроницаемость закарстованных пород, неравномерность распространения и режима поверхностного и подземного стока, возможность наличия очагов интенсивного поглощения поверхностных вод, утечек из водохранилищ и внезапных больших водопритоков в горные выработки и котлованы;

4) возможность опасной активизации развития карста и связанных с ним явлений в результате антропогенной деятельности.

Для прогноза развития карстовой опасности проводят бурение. Имеются положительные результаты, полученные путем обработки космических изображений.

К процессам, связанным с ветро-волновыми явлениями на акваториях, относятся морская абразия, переработка берегов водохранилищ.

Абразия (от лат. abrasio - соскабливание, соскребание) - механическое разрушение берегов океанов, морей, озер, водохранилищ, каналов ветровыми и судовыми волнами. Важнейшее условие абразии - достаточно большой уклон (более 0,01) дна прибрежной части водоема. В результате абразии вместо ровного откоса берега формируются абразионный уступ (клиф) и абразионная терраса (бенч), а ниже уровня воды - подводная аккумулятивная терраса, образующаяся за счет сноса сюда продуктов разрушения берега. Интенсивность абразии зависит от размеров волн и продолжительности волнения, уклона дна, формы берега и слагающих его пород. Особенно высокие темпы абразии наблюдаются обычно на водохранилищах. Иногда это вызывает необходимость переноса на другие места населенных пунктов и промышленных объектов, защиты или переноса гидротехнических сооружений. Со временем абразия постепенно затухает вследствие образования полосы мелководья. Глубина действия абразии обычно не превышает 200 м.

К процессам криогенной группы относятся термокарст, морозное пучение, термоэрозия, солифлюкция, наледи. Тер­мокарст - это образование просадочных, провальных форм рельефа, бугров и подземных пустот в результате вытаивания мерзлого грунта. Термокарст усиливается при хозяйственном освоении территории, поэтому требует специальных мер (строительство на сваях, использование термоизолирующих подушек и т.п.).